Opracowanie wyników do ćwiczenia nr 8

Ćwiczenie wykonały:

Malwina Stawisińska i Agata Szymańska

Biologia z chemią, para nr 1

Twardość wody

1. Równania reakcji zachodzące podczas kompleksometrycznego oznaczania twardości wody.

• Przejścia czerni eriochromowej T

H₃W_S ↔  H₂W_S ^- ↔  HW_S ^2-

fiołkowe niebieskie

• Po dodaniu czerni eriochromowej T do badanej wody

Mg²⁺ + HW_S^2- ↔  MgW_S ^– + H⁺

• Po dodaniu EDTA ( miareczkowanie )

Ca²⁺ + H₂Y^2- ↔ CaY^2- + 2H⁺

Mg²⁺ + H₂Y^2- ↔ MgY^2- + 2H⁺

MgW_S^- + H₂Y^2- ↔ MgY^2- + HW_S ^2- + H⁺

Objętość EDTA [dm^3] C= 0,01034	Liczba moli EDTA n=C*V	Liczba moli jonów Ca^2+ i Mg^2+ w bad. próbce	Stężenie jonów Ca^2+ i Mg^2+ , [ M ] C= n/0,05	Masa CaO zawartego w 1 dm^3 wody *56	Twardość wody, [ºn]
0,0114	0,000117876	0,000117876	0,00235752	0,13202112 g	13
0,0111	0,000114774	0,000114774	0,00229548	0,12854688 g	12
0,0110	0,000113740	0,000113740	0,00227480	0,12738880 g	12

2.

Oznaczana woda jest wodą średnio twardą.

C_śr= ( 0,00235752 + 0,00229548 + 0,00227480 ) / 3 = 0,00230926 mol/dm³

L= X_śr± KnR, gdzie dla poziomu istotności (1-α) = 0,95 jest równa wartościom krytycznym u_o

U_o dla K₃ => 1,304 = 1,3

X_śr= 0,00230926 mol/dm³

R= C₁- C₃= 0,00235752 - 0,00227480 = 0,00008272 %

L= 0,00230926 ± 1,3 * 0,00008272 % = = 0,00230926 ± 0,000107536 %

3. Podczas przepuszczania wody przez kationit obsadzony jonami H₃O⁺ zostają wyłapywane jony Mg ²⁺ i Ca²⁺, co powoduje demineralizacje wody. Jonity w miejsce wychwyconych Ca ²⁺ i Mg²⁺ wprowadzają do wody kationy wodorowe H⁺, które reagują z pozostałymi po twardości anionami wodorowęglanowymi.
Do oznaczania twardości wody można użyć miareczkowania alkacymetrycznego, ponieważ wykorzystując stężenie zużytego do miareczkowania roztworu zasady sodowej możemy policzyć liczbę zawartych w niej moli jonów Ca ²⁺ i Mg²⁺. Schemat obliczeń:

1. Liczba moli jonów H_aq⁺ w 150cm³ eluatu:

C_NaOH= 0,08403 V_NaOH= 0,0067 dm³ C= n/V n= C*V

n= 0,08403* 0,0067= 0,000563001mola

2. Liczba moli H_aq⁺ w całej objętości eluatu:

n _NaOH – V _NaOH

0,000563001 mola – 150 cm³

x – 635 cm³ x= 0,00238337 mola

3. Stężenie jonów H_aq⁺

$\frac{\text{Liczba\ moli\ H}\text{aq} + \ w\ calej\ objetosci\ eluatu\ \ \ \ }{0,635\ \text{dm}3}\ $= 0,003753338 mol/dm³

4. Stężenie jonów Ca²⁺ i Mg ²⁺ :

$\frac{Stezenie\ jonow\ H\text{aq} + \ \lbrack M\rbrack}{2}\ $= 0,00187669 mol/dm³

5. Masa CaO zawartego w 1dm³ wody:

n= m/M C=n/V = (n/M)/V = m/M * 1/V = m/(M*V) m=C * (M*V)

m = Stężenie Ca²⁺ i Mg ²⁺ * ( 56 * 1 dm³) = 0,00187669 mol/dm³ * (56 * 1 dm³) = 0,10509464 g

6. Twardość wody: mg CaO – ºn

105,09464 mg – x ºn

10mg – 1 ºn x= 10,509464 ºn= 10 ºn

4.

Objętość NaOH [dm^3] C= 0,08403	Liczba moli jonów Haq^+ w 150cm^3 eluatu	Liczba moli Haq^+ w całej objętości eluatu	Stężenie jonów Haq^+ [M]	Stężenie jonów Ca^2+ i Mg ^2+ [M]	Masa CaO zawartego w 1dm^3 wody	Twardość wody, [ºn]
0,0067	0,000563001	0,00238337	0,003753338	0,00187669	0,10509464	10
0,0067	0,000563001	0,00238337	0,003753338	0,00187669	0,10509464	10
0,0068	0,000571404	0,002418943	0,003809359	0,001904679	0,106662024	10

Po demineralizacji w kolumnie chromatograficznej badana woda osiągnęła niższą twardość niż po doprowadzeniu jej do wrzenia.

VEDTA [dm^3] C= 0,01034	Liczba moli EDTA	Liczba moli Ca^2+ i Mg^2+ w bad. próbce	Stężenie jonów Ca^2+ i Mg ^2+ [M]	Masa [g]CaO zawartego w 1dm^3 H2O	Twardość wody, [ºn]
0	0	0	0	0	0
0	0	0	0	0	0
0,0003	0,000003102	0,000003102	0,00006204	0,00347424	0,3

5.

W eluacie uzyskanym w pkt B1 nie znajdują się prawie żadne jony wapnia i magnezu, czyli ma twardość bliską zero.

6.

Gdybyśmy przepuścili otrzymany w pkt. B1 eluat przez anionit to wychwytałby on z roztworu aniony np. Cl^-,PO₄^-,NO₃^-,SO₄^- a badana woda zostałaby pozbawionych w niej zanieczyszczeń stałaby się miękka. Zmiękczanie wody na jonitach polega na wychwytywaniu jonów soli z wody i zmniejszaniu twardości wody.

Inne sposoby zmniejszania twardości wody:

Metoda sodowo-wapienna
Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ -> 2CaCO₃  + 2H₂O
Mg(HCO₃)₂ + Mg(OH)₂ -> 2MgCO₃ + 2H₂O
MgCO₃ + Ca(OH)₂ -> Mg(OH)₂ + CaCO₃

Użycie sody
CaSO₄ +Na₂SO₃ -> CaCO₃ + Na₂SO₄
MgCl₂ + Na₂CO₃ ->MgCO₃ + 2NaCl

Szczepienie kwasami
Ca(HCO₃)₂ +2HCl -> CaCl₂ + 2H₂0  + 2CO₂
Mg(HCO₃)₂ +2HCl -> MgCl₂ + 2H₂0  + 2CO₂

Zmiękczanie fosforanami
3Ca(HCO₃)₂ + 2Na₃PO₄ ->  Ca3(PO4)2 + 6NaHCO₃
3Mg(HCO₃)₂ + 2Na₃PO₄ ->  Mg₃(PO4)₂ + 6NaHCO₃
3CaSO₄ + 2Na₃PO₄ -> Ca₃(PO₄)₂ + 3Na₂SO₄
3MgCl₂ + + 2Na₃PO₄ -> Mg₃(PO₄)₂ + 6NaCl